第12章 辅助功能与可编程控制器

第12章辅助功能与可编程控制器第12章辅助功能与可编程控制器12.1概述12.2数控系统中PLC的信息交换12.3M、S、T功能的实现习题第12章辅助功能与可编程控制器12.1概述1.独立型PLC所谓独立型PLC，实际上也就是一个通用型PLC，它完全独立于CNC装置，具有完备的硬件和软件，能够独立完成逻辑顺序控制任务。它与CNC装置、数控机床之间的关系如图12.1所示。第12章辅助功能与可编程控制器图12.1独立型PLC与CNC、数控机床之间的关系辅助动作换刀动作冷却开关CNC计算机I/O电路CNC装置I/O电路PLC装置PLCCPU电路I/O电路MDI/CRT面板操作面板强电电路主轴单元进给单元主轴电动机进给电动机第12章辅助功能与可编程控制器2.内装型PLC内装型PLC也叫内置型PLC，其全部功能包含在CNC装置内，从属于CNC装置，与CNC装置集成于一体，如图12.2所示。第12章辅助功能与可编程控制器图12.2内装型PLC的CNC系统框图PLCI/O电路CNC装置MDI/CRT面板操作面板强电电路主轴单元CNC计算机进给单元主轴电动机进给电动机辅助动作换刀动作冷却开关第12章辅助功能与可编程控制器图12.3内装型PLC(a)PLC和CNC共用CPU；(b)PLC专用CPUCPU(CNC/PLC)PLCEPROM内部总线输出CPU输入(a)CPU(CNC)内部总线PLCEPROM输出输入(b)第12章辅助功能与可编程控制器12.2数控系统中PLC的信息交换12.2.1数控系统中PLC的信息交换数控系统中PLC的信息交换即以PLC为中心，在CNC、PLC和机床之间进行的信息传递。第12章辅助功能与可编程控制器PLC通过信息交换接受CNC的命令信息，实现辅助功能的控制，并把逻辑控制的结果信息送回CNC装置，以同步零件程序的执行。PLC与CNC之间交换的信息分两个方向进行传输，其中由CNC发给PLC的信息主要包括各种功能代码（M、S、T）的信息、手动/自动方式信息以及各种使能信息等；而由PLC发给CNC的信息主要包括M、S、T功能的应答信息和各坐标轴对应的机床参考点信息等。第12章辅助功能与可编程控制器12.2.2实例分析1.资源配置FAGOR系统内部与PLC有关的信号流向及与外部的连接如图12.4所示。第12章辅助功能与可编程控制器图12.4FAGOR系统中PLC与CNC装置的连接输出输入输出CNC装置I42～I104O25～O64O1～O24I1～I41FAGOR8025/8030TGI数控系统(37芯)I/O1(37芯)I/O2(15芯)I/O3连接器PLC第12章辅助功能与可编程控制器除了上述CNC与PLC之间、PLC与机床之间的开关量I/O信号之外，FAGOR8025/8030数控系统的PLC还有以下内部资源：（1）2047个标志器(内部继电器)。（2）255个16位寄存器。（3）32个计时器(可选择计时范围10ms～655s)。（4）6个计数器(可逆计数范围-32768～+32767或0～65535)。第12章辅助功能与可编程控制器2.内部资源功能描述1)PLC的内部开关量输入PLC共有104个开关量输入信号，用字母“I”后跟数字编号表示，如I1、I16等。各PLC内部开关量输入信号的含义如表12.1所示。第12章辅助功能与可编程控制器表12.1PLC内部开关量输入信号的含义第12章辅助功能与可编程控制器2)PLC的内部开关量输出PLC共有64个开关量输出信号，用字母“O”后跟数字编号表示，如O1、O16等。其中O1～O24为24个外部开关量输出信号，通过连接器I/O1与机床上的执行元件（电磁阀、接触器、继电器等）相连；另外40个内部逻辑输出信号通过内部公共存储器单元由PLC传送给CNC，其编号对应为O25～O64。各PLC内部开关量输出信号的含义如表12.2所示。第12章辅助功能与可编程控制器表12.2PLC内部开关量输出信号的含义第12章辅助功能与可编程控制器3）PLC的标志器标志器(内部继电器)实质上就是存储器的二进制位，共有2047个，用字母“M”后跟数字编号表示，如M1、M102等。由于PLC都配有后备电池，因而当电源关断时，标志器中的逻辑状态仍然保持不变。4）PLC的寄存器寄存器用于存放数据信息，其编号为字母“R”后跟数字，如R1、R105等。第12章辅助功能与可编程控制器3.CNC与PLC之间的信息交换(1)通过激活标志器，在CNC中产生报警、提示信息。(2)通过激活标志器对CNC中的变量进行读写或修改。(3)执行M、S、T功能过程中对R201～R203的内容进行更新。第12章辅助功能与可编程控制器表12.3标志器与寄存器之间的对应关系第12章辅助功能与可编程控制器表12.4M、S、T功能与寄存器之间的对应关系第12章辅助功能与可编程控制器12.3M、S、T功能的实现1.M功能的实现M功能也叫辅助功能，可用来控制主轴的正反转及停止，主轴齿轮箱的变速，冷却液的开关，卡盘的夹紧和松开以及自动换刀装置的取刀和还刀等动作。第12章辅助功能与可编程控制器表12.5基本辅助功能动作类型第12章辅助功能与可编程控制器2.S功能的实现S功能主要完成主轴转速的控制，有S2位代码和S4位代码两种编程形式。1）S2位代码S2位代码用字母“S”后跟2位十进制数的形式来指定主轴转速，S00～S99共100级。2）S4位代码S4位代码用字母“S”后跟4位十进制数的形式来指定主轴转速，例如，S1500就直接表示主轴转速为1500r/min。第12章辅助功能与可编程控制器图12.5S功能处理框图CNC装置电平转换译S代码数据转换进制转换限幅处理PLC主轴控制系统D/A转换第12章辅助功能与可编程控制器3.T功能的实现T功能即刀具功能，T代码后跟2～5位数字表示要求的刀具号和刀具补偿号。数控机床根据T代码，通过PLC可以管理刀库，自动更换刀具，即根据刀具和刀具座的编号可以简便、可靠地进行选刀和换刀控制。图12.6所示为采用固定存取换刀控制方式的T功能处理框图。第12章辅助功能与可编程控制器图12.6T功能处理框图CNC装置电平转换译T代码刀号检索刀号判别刀库回转刀库回转系统PLC第12章辅助功能与可编程控制器习题12.1数控系统中的PLC有哪几种配置形式？简述其特点。12.2数控系统中PLC信息交换的主要目的是什么？12.3CNC与PLC之间、PLC和机床之间是如何进行信息交换的？12.4M功能可分为几种动作类型？如何实现M功能？12.5简述随机换刀控制和固定换刀控制的特点。